研究表明，蜜蜂基因决定集体行为

Josiah02 · 发表于 2024-11-4 20:18:07

杜塞尔多夫海因里希海涅大学 (HHU) 的研究人员正在与来自法兰克福、牛津和维尔茨堡的同事合作，研究蜜蜂 (Apis mellifera) 复杂、合作的行为是如何在基因上进行编程的，以便能够传递给后代。
正如他们在《科学进展》杂志上解释的那样，他们在所谓的双性基因（dsx）中找到了答案。
生物体之间的行为相互作用是基本的，而且往往是遗传的。每个人和每只动物都通过其行为以某种方式与其社会群体中的其他个体互动。在动物界，这在集体觅食、防御捕食者和抚养后代方面具有相当大的优势。
在某些动物中，例如蜜蜂，社会行为纽带非常牢固，以至于个体成员形成一个紧密联系的社会，集体运作为一个单一的“超级有机体”。通过个体行为，成千上万的工蜂保护整个蜂群，为其提供食物并照顾幼蜂。
休斯敦大学进化遗传学研究所所长、这项研究的通讯作者马丁·贝耶教授强调说：“蜜蜂个体的行为特征及其在蜂群中的功能不是后天习得的，而是遗传的。到目前为止，我们还不知道这种复杂的行为是如何被基因编码的。”
由 Beye 和第一作者 Vivien Sommer 博士领导的 HHU 研究团队与来自法兰克福大学、牛津大学和维尔茨堡大学的同事一起发现，一种名为 dsx 的特殊基因决定了工蜂的特定行为。
蜜蜂大脑中的神经网络呈现绿色。图片来源：HHU/进化遗传学研究所
索默说：“基因决定了工蜂是否在蜂群中承担一项任务以及承担多长时间。这包括集体任务，例如照顾幼虫或觅食以及食物来源的社会交流。”
生物学家在研究中使用 CRISPR/Cas9 基因剪刀来修改或关闭选定蜜蜂的 dsx 基因。他们在被操纵的蜜蜂身上贴上二维码，然后用摄像头监控它们在蜂巢中的行为。在人工智能的支持下，对生成的视频序列进行分析，以确定蜜蜂的个体行为模式。
Sommer 补充道：“我们的核心问题是遗传的行为模式是否以及如何因基因改造而改变。这种变化必定会反映在工蜂控制特定行为的神经系统中。”
研究人员将绿色荧光蛋白(GFP) 引入 dsx 序列，这样 GFP 就可以与 dsx 蛋白一起产生。然后可以使用荧光显微镜观察未改造蜜蜂和经过基因改造的蜜蜂的神经回路。
“我们能够利用这些工具准确地了解 dsx 基因在大脑中产生的神经通路，以及该基因反过来如何指定蜜蜂的遗传行为模式，”博士研究员、该研究的共同作者 Jana Seiler 解释道。
“我们的研究结果表明，存在一个决定工蜂神经回路和行为的基本遗传程序，”领导这项研究的维尔茨堡大学行为生理学和社会生物学系的沃尔夫冈·罗斯勒教授说。
下一步，研究人员希望从单个蜜蜂的层面转向蜜蜂群体超级有机体的层面。
Alina Sturm 也是 HHU 的博士研究员和研究合著者，她补充道：“我们希望找到个体编程与许多个体协调行为之间的联系。”

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